Решения Swagelok для отбора среды из трубопроводов

Oil & Gas LNG Petrochemistry Electric power Article
selected by
energybase

По мере разработки освоенных месторождений на суше, возникает необходимость для освоения шельфовых месторождений на море (оффшор), а также газовых месторождений за полярным кругом в условиях вечной мерзлоты. Таким образом география добычи углеводородов смещается в труднодоступные места, а это предъявляет повышенные требования к оборудованию, работающему в сложных климатических условиях, куда доступ в принципе затруднен.

Учитывая данные условия эксплуатации, основными требованиями, предъявляемыми к оборудованию, являются беспрецедентная надежность (поскольку обслуживание, ремонт, или замена будут весьма затруднительны) и безопасность (поскольку работа ведется с горючими и взрывоопасными средами при высоких давлениях).

Автор: Бондаренко С.К. Swagelok Россия (ООО «ФСТ Рус»), Москва.

Важной задачей в технологических и вспомогательных процессах при добыче газа или нефти является понимание реально происходящих процессов в системе и их параметров. Это осложняется такими факторами как высокая температура, давление, агрессивные среды. Одним из решений контроля параметров в трубопроводах и системах является отбор проб из технологических или вспомогательных линий — переход от технологической линии (ПТЛ) или от технологических емкостей, резервуаров и т. д. Для удобства будем называть все эти варианты сокращенно ПТЛ. Целью ПТЛ может быть, как отбор проб, импульса давления так и впрыска в линию вспомогательных продуктов, реагентов, катализаторов и т. д.— рис. 1.

Рис. 1. Схема отбора импульса
Рис. 1. Схема отбора импульса

Реализация ПТЛ осуществляется различными методами, например, путем установки различных видов запорной арматуры, или их комбинациями, в зависимости от требований процесса. Для сложных технологических процессов, с высокими давлениями, температурой, требованиями к герметичности, классическая схема ПТЛ состоит из двух отсечных элементов и одного сбросного.

Типовое решение клапана ПТЛ производства Swagelok реализовано в виде клапанного блока, представляющего собой комбинации из двух отсечных шаровых кранов и одного сбросного игольчатого (DBB), рис. 2 (https://www.swagelok.ru/downloads/webcatalogs/ru/MS-02−340.PDF).

Рис. 2. Типовой образец клапана ПТЛ Swagelok серии VB04
Рис. 2. Типовой образец клапана ПТЛ Swagelok серии VB04

Если рассматривать одинаковые условия эксплуатации, то ресурс работы крана будет определяться такими факторами, как общая конструкция, исполнение отдельных элементов, материалы деталей, качество сборки, испытания. Каждый из этих факторов определяет насколько кран обеспечивает безопасную работу, герметичность, удобство эксплуатации, какой будет межремонтный интервал.

Краны ПТЛ Swagelok имеют ряд конструктивных решений, защищенных патентами и позволяющими обеспечить каждую из перечисленных выше потребительских характеристик. Отметим некоторые из них:

1. Специальная конструкция седел шара с динамической нагрузкой (рисунок 3) обеспечивает:

  • Постоянное герметичное уплотнение по шару на всем диапазоне рабочих давлений и температур.
  • Автосброс давления из полости между корпусом и шаром.
  • Компенсацию линейных расширений/сужений по причине цикличного изменения

температуры.

  • Компенсация перепадов давления.
  • Компенсацию износа.
  • Снижение трения.
  • Увеличение межремонтного интервала / ресурса за счет снижения силы прижатия и соответственно износа.
Рис. 3. Конструкция седел шара с динамической нагрузкой клапана ПТЛ Swagelok серии VB04
Рис. 3. Конструкция седел шара с динамической нагрузкой клапана ПТЛ Swagelok серии VB04

2. Динамическое уплотнение штока (рис. 4) состоящее из спиральной пружины (сплав Elgiloy®) и наружной оболочки (PTFE), обеспечивает:

  • повышенную герметичность по штоку,
  • снижает потребность в регулировке уплотнений,
  • снижает трение, что увеличивает ресурс;
Рис. 4. Конструкция уплотнения штока с динамической нагрузкой клапана ПТЛ Swagelok серии VB04
Рис. 4. Конструкция уплотнения штока с динамической нагрузкой клапана ПТЛ Swagelok серии VB04

3. Подшипники штока из материала PEEK снижают трение, что увеличивает ресурс, исключает заклинивание крана и повышают удобство эксплуатации.

4. Исполнение с металлическими седлами для работы со средами, содержащими абразивные частицы.

5. Исполнения, соответствующие требованиям к неконтролируемым выбросам (Shell MESC SPE 77/300, класс герметичности B). Часть изделий проходит испытание с применением гелия на неконтролируемые выбросы, согласно требованиям Shell MESC SPE 77/312, при рабочем давлении на соответствие требованию к утечкам класса B.

Так же стоит отметить некоторые общие особенности клапанов ПТЛ Swagelok:

  • Защита от выброса штока и иглы.
  • Исполнение сбросного клапана с защитой от несанкционированного вмешательства.
  • Возможность изготовления из нержавеющей, углеродистой, дуплексной нержавеющей стали, по запросу могут быть предложены сплав 2507, сплав 400, сплав 625, сплав 825, сплав 6Мо и дополнительные материалы.
  • Материалы в соответствии с требованиями стандартов NACE MR0175 / ISO 15156, а также стандарта NORSOK M650.
  • Сертификаты на материалы по форме EN 10204−3.1.
  • Все клапаны ПТЛ Swagelok проходят заводские гидростатические испытания на соответствие требованию об отсутствии видимых утечек. Корпуса проверяются под давлением, в 1,5 раза превышающим максимальное рабочее давление, а седла — под давлением, в 1,1 раза превышающим максимальное рабочее давление, в соответствии со стандартами BS EN 12266−1 и API 598. Проверка седла газом под низким давлением проводится в соответствии с BS EN 12266−1 и API 598.
  • Российский морской регистр судоходства (РМРС).

Выгоды, которые получает потребитель, эксплуатирующий клапаны ПТЛ Swagelok, определяют в конечном итоге стоимость владения оборудованием. Что это значит? Допустим, Вы выбрали из двух, с виду одинаковых кранов тот, что дешевле. На первый взгляд, всё вроде-бы логично: если нет разницы, то зачем переплачивать? Но с течением времени в процессе эксплуатации, выясняется, что более дешевый кран начинает протекать по штоку, периодически наблюдаются протечки по седлу, открытие/закрытие происходит со значительным усилием, требует более частого обслуживания: подтягивания уплотнений, замены седел и смазки. В результате первоначальная «экономия» при закупке выливается в затраты, на порядок превышающие разницу в стоимости крана.

В настоящее время на рынке трубопроводной арматуры предлагается множество различных типов похожих друг на друга кранов, причем производители не стесняются копировать друг у друга не только чертежи, но и описание характеристик продуктов. Вот только скопировать по-настоящему высокое качество исполнения компонентов, ответственный подход к выбору исходных материалов, культуру производства и высочайшие потребительские свойства продукта не удается никому. Это нарабатывается годами.